Условие задачи

Устойчивость водородных соединений в ряду NH3 ⟶ PH3 ⟶ AsH3 ⟶ SbH3 ⟶ BiH31) возрастает 2) не изменяется 3) убывает 4) сначала убывает, затем возрастает.

Решение

Нам дана задача по неорганической химии, а именно по строению и стабильности водородных соединений группы 15: NH₃, PH₃, AsH₃, SbH₃, BiH₃. Необходимо определить, как изменяется устойчивость (то есть термодинамическая стабильность гидридов) при переходе от азота к висмуту в этом ряду.

Рассмотрим основные моменты:

1. При росте атомного номера центрального элемента (от N к Bi) его атомный радиус значительно увеличивается. Это приводит к уменьшению эффективности перекрытия атомных орбиталей центрального элемента и атомов водорода (водород имеет 1s-орбиталь). Чем хуже перекрытие, тем слабее связь X—H, где X = N, P, As, Sb, Bi.

2. Снижение энергии связи приводит к меньшей термодинамической устойчивости гидрида: менее сильные связи легче распадаются. Таким образом, аммиак (NH₃) – с наилучшим перекрытием орбиталей – наиболее стабилен, а гидриды более тяжелых элементов – менее устойчивы.

3. Помимо качества перекрытия орбиталей, важным фактором является и эффект «инертной пары». У тяжелых элементов (например, Bi) 6s-орбиталь становится более инертной, что дополнительно ухудшает образование прочной связи с водородом.

Таким образом, с увеличением атомного номера устойчивость гидридов уменьшается:

NH₃ – самая устойчивая молекула, далее PH₃, AsH₃, SbH₃, а BiH₃ оказывается наименее устойчивым.

Ответ: 3) убывает.